Couple acide/base

Ministère de l’éducation
et de la formation
Direction régionale de
Nabeul
Lycée rue Taïeb M’hiri
Menzel Témime
Indications :
CHIMIE :( 7points )
Classe: 4èT1 ; T2 et M4
DEVOIR DE CONTROLE N°2

Date : 31 /1/2009  Durée : 2 heures
Matière : Sc. Physiques
Profs : Ameur ;Chérif
et Tkaya
 Le sujet comporte 2 exercices de chimie et 2 exercices de physique
répartis sur 2 pages.
 On exige l’expression littérale avant toute application numérique.

Exercice n°1 : (4 points)
Le trioxyde de soufre SO3 gazeux, se dissocie en dioxyde de soufre et dioxygène, selon la
transformation chimique représentée par l’équation : 2 SO3(g) ; ;
2 SO2(g) + O2(g)
1-A une température θ1 et sous une pression P1, on introduit 4 mol de trioxyde de soufre, dans une
enceinte rigide de volume V. Lorsque l’équilibre chimique de dissociation de ce composé est atteint, la
quantité de matière de trioxyde de soufre présent est égale à 3,6 mol.
a) Dresser le tableau d’évolution de l’avancement de la réaction qui se produit dans l’enceinte.
b) En déduire dans ces conditions, la composition molaire du système chimique à l’équilibre et la
valeur du taux d’avancement final 1f de la réaction qui se produit.
2- On refait l’expérience précédente, à une température θ2 >θ1 et à la même pression P1. Lorsque
l’équilibre chimique est atteint, la quantité de matière totale des gaz contenus dans l’enceinte
est égale à 4,62 mol.
En déduire la valeur du taux d’avancement final 2f de la réaction qui se produit dans ces nouvelles
conditions.
3- Déterminer le caractère énergétique de la réaction de dissociation de SO3.
4- le système chimique étant en équilibre à la température θ2 et à la pression P1.
Dire en le justifiant, comment évolue ce système suite à une augmentation de la pression à
température constante.
EXERCICE N°2 : (3 points)
Dans le tableau ci-dessous on donne les valeurs à 25°C, des pKa de quelques couples acide/base.
Couple acide/base
CH 3 -COOH / CH 3 -COO 
NH4+/ NH 3
HCOOH/HCOO 
pKa
4 ,8
9,2
3 ,8
1- Classer en le justifiant, par force croissante les acides entre eux et les bases entre elles.
2- On fait réagir à 25 °C, l’acide méthanoïque HCOOH avec l’ammoniac NH3.
Ecrire l’équation de cette réaction.
3- On désigne par Ka1 et Ka2 respectivement les constantes d’acidités des couples HCOOH/HCOO  et
NH4+ / NH 3 .
a) Montrer que la constante d’équilibre de la réaction qui se produit.s’écrit : K = Error!.
b) Calculer la valeur de la constante K.
4- A 25°C, les espèces chimiques présentes dans un mélange (A), ont les concentrations suivantes :
[NH 3 ] = 0,1 mol.L 1 ; [HCOO  ] = 0,02 mol.L 1 ; [NH4+] = 0,5 mol.L 1 et [HCOOH] = 0,04 mol.L 1 .
Déterminer la réaction possible spontanément dans le mélange (A).
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PHYSIQUE: (13 points)
Exercice n°1 :( 6 points )
On monte en série un condensateur de capacité C, un résistor de résistance R et une bobine
d'inductance L et de résistance négligeable. Un générateur basse fréquence (GBF) maintient entre les
bornes du dipôle obtenu une tension sinusoïdale u(t) = Um sin (2Nt), d'amplitude Um et de fréquence N
maintenues fixes. On insère dans le circuit un ampèremètre et on visualise à la voie Y1 d’un oscilloscope
la tension u(t) et à la voie Y2 la tension uR(t) aux bornes du résistor.
1) Schématiser le circuit réalisé en indiquant les connections nécessaires avec l'oscilloscope.
2) L’ampèremètre indique une intensité I égale à 60 mA et on observe
(a)
sur l’écran de l’oscilloscope, les chronogrammes (a) et (b) de la figure cicontre.
Déterminer graphiquement la valeur de la fréquence N,
3) a-Montrer que le chronogramme (b) correspond à la tension uR(t).
b- Montrer que la résistance R est égale à la moitié de l’impédance
Z du circuit. La calculer.
4) a-Déterminer graphiquement le déphasage entre la tension u(t) et
(b)
2V
l’intensité i(t).
4ms
b- En déduire si le circuit est inductif, capacitif ou résistif.
5) Ecrire l’expression numérique de l’intensité i(t)
6) Un voltmètre branché aux bornes du condensateur indique une tension Uc de valeur 3. 2 V.
En déduire la valeur de la capacité C et de l’inductance L
Exercice n°2 : ( 7 points )
Un solide (S) de masse m et de centre d’inertie G, est relié à l’extrémité d’un ressort horizontal (R) de
raideur k , de masse négligeable et dont l’autre extrémité est fixe. Le solide (S) est susceptible de se
déplacer sans frottements sur un plan horizontal. Lorsque ce solide est en

(S
(R
équilibre, G occupe la position O, origine du repère (O, i ) d’axe Ox
)
)
horizontal (figure ci-contre). Le solide (S) étant en équilibre, on lui

communique à un instant t = 0, une énergie cinétique Ec0.Le point G se met
Oi
x
alors en mouvement oscillatoire suivant l’axe Ox.
1) a- Par application du théorème du centre d’inertie, établir l’équation différentielle régissant
l’évolution temporelle de l’élongation x du point G.
b- En déduire que le mouvement de ce solide est sinusoïdal de période T0 qu’on exprimera en
fonction de la masse m et la raideur k.
2) a-Ecrire l’expression de l’énergie mécanique E de l’oscillateur, en fonction de m, K, x et la vitesse v
du solide (S).
Ec (10-2 J)
b- En déduire que l’oscillateur est un
système conservatif. Exprimer alors l’énergie E en
5
fonction de l’énergie cinétique Ec0
3) La courbe de la figure ci-contre représente
l’évolution de l’énergie cinétique Ec de l’oscillateur,
en fonction de l’élongation x.
a-Relever graphiquement l’amplitude Xm des
oscillations et l’énergie Ec0.
b-Justifier l’allure de cette courbe, en
établissant l’expression théorique de l’énergie
5 x (cm)
0
cinétique EC, en fonction de x, Ec0 et K.
-5
c– En déduire la valeur de la raideur K du
ressort.
4) La période T0 des oscillations est égale à 0,4s.
En déduire la valeur de la masse m et les valeurs de la vitesse v0 du solide (S) lorsqu’il passe par la
position O.
5) Après un certain nombre d’oscillations, et en passant par la position O, le solide (S) rencontre un
solide (S’) de masse m’ et au repos.(S) heurte (S’) et y reste collé après le choc en formant un seul
solide (C).Celui-ci a juste après le choc la vitesse v’0 = 0,9 V0.et oscille à l’amplitude X’m = 4,7 cm.
Sachant que l’oscillateur est toujours conservatif, déterminer la valeur de la masse m’.
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